Segmentation capillaire: phénomene d'évitement de l'étranglement

Un ligament, sous l'effet de sa tension de surface se rétracte en une seule goutte ou bien se segmente en plusieurs gouttelettes. Nous nous intéressons dans notre étude à un mécanisme nouveau qui empêche le ligament de se segmenter: l'évitement de l'étranglement. De nombreux chercheurs se sont penchés sur ce phénomène de segmentation, par exemple Schulkes (1996) et Notz et Basaran (2004). Des travaux encore plus récents (Hutchings et al 2012) ont permis de regrouper les données les plus significatives de Schulkes, Notz et Basaran sur un graphe pour prédire le destin d'un ligament liquide soumit à la seule force de sa tension de surface. On laisse tomber en chute libre une colonne liquide préalablement contenue dans une paille et on observe cette chute à l'aide d'une caméra rapide. La colonne liquide pendant sa chute se rétracte sous l'effet de sa tension superficielle, un cou se forme et tend à s'étrangler pour segmenter le cylindre liquide en deux . Brusquement, un phénomène inattendu se produit: le cou du bourrelet se ré-ouvre et l'étranglement est évité. Une inspection détaillée de ce phénomène montre que l'évitement est coïncident avec l’apparition d’un anneau tourbillonnaire à l’intérieur du bourrelet. La rétractation du ligament se caractérise par deux nombres, son rapport d'aspect et le rapport entre viscosité et l’effet moteur de l’inertie-capillarité, c’est le nombre de Ohnesorge. En prenant un ligament assez long nous avons trouvé une valeur critique de ce nombre Ohc au delà de laquelle se produit l'évitement. Nous montrerons ensuite que ce phénomène est en effet le mécanisme expliquant la frontière obtenue sur le graphe de Hutchings et al sur lequel nous avons superposé nos résultats permettant ainsi une bonne compréhension: l’évitement nous permet d'expliquer la structure de cette frontière. Références Castrejon-Pita, Alfonso A., Castrejon-Pita, J. R. & Hutchings, I. M. 2012 Breakup of liquid filaments. Phys. Rev. Lett. 108 (074506). Notz, Patrick K. & Basaran, Osman A. 2004 Dynamics and breakup of a contracting liquid filament. J. Fluid Mech. 512, 223–256. Schulkes, R. M. S. M. 1996 The contraction of liquid filaments. J. Fluid Mech. 309, 277–300

Dispersion and viscous attenuation of capillary waves with finite amplitude

We present a comprehensive study of the dispersion of capillary waves with finite amplitude, based on direct numerical simulations. The presented results show an increase of viscous attenuation and, consequently, a smaller frequency of capillary waves with increasing initial wave amplitude. Interestingly, however, the critical wavenumber as well as the wavenumber at which the maximum frequency is observed remain the same for a given two-phase system, irrespective of the wave amplitude. By devising an empirical correlation that describes the effect of the wave amplitude on the viscous attenuation, the dispersion of capillary waves with finite initial amplitude is shown to be, in very good approximation, self-similar throughout the entire underdamped regime and independent of the fluid properties. The results also shown that analytical solutions for capillary waves with infinitesimal amplitude are applicable with reasonable accuracy for capillary waves with moderate amplitude